Sistema Hibridu tal-Ħabtat u l-Ġesem tal-Ħarġ bl-Kontroll Fuzzy-PID għal Gestjoni Aċċessata tar-Batteriji u MPPT

Riassunt​

Din proposta jippreżenta sustema ta' ġenerazzjoni tal-enerġija ibbażat fuq teknoloġija ta' kontrl avvanzata, bl-obbjettività ta' soluzzjoni effettiva u ekonomika għal biżogni ta' potenza f'zone rurali u skenari speċjali. Il-kern ta' din is-sistema huwa sustema ta' kontrl intelliġenti bbażat fuq mikroproċessor ATmega16. Din is-sistema jagħmel trakkar tas-silġ ta' potenza massima (MPPT) għal l-enerġija tal-ġwieħ u l-enerġija tal-ħelu, u tista' tgħaqqad algoritmu ommess per PID u kontrl fuzzy għal manegġament preċiż u effettiv ta' karig/iskarig tat-talbasa prinċipali - il-batterija. Bil-konsegwenza, din is-sistema t żid significativament l-effiċjenza ta' ġenerazzjoni ta' potenza, t allunġa l-ewwel tal-batterija, u tassegura l-affidabilità u l-kost-efficacia tal-fornitur ta' potenza.

​I. Kontest Kliematiku u Signifikanza​

1. ​Kontest Energetiku:​​ Għal darbteġġa, l-enerġija fossili tradizzjonali qiegħed tikunu mniexfa, li qed tipponi sfidi serji għall-sigurtà energetika u l-iżvilupp sostenibbli. L-iżvilupp u l-użu attiv ta' sorsijiet ta' energija pulit u rinnovabbli kif l-enerġija tal-ġwieħ u l-enerġija tal-ħelu, sar priorità strategika għal soluzzjoni ta' problemi kurrenti ta' energija u ambient.
2. ​Valur tas-Sistema:​​ Is-sistema ibbażata fuq ġwieħ u ħelu taqsam kompletament il-karatteristiċi naturali komplementari tal-enerġija tal-ġwieħ u tal-ħelu minn perspektiva ta' tempju u geografju (pereżempju, ħelu fortu fis-silġ, possibilment ġwieħ akbar fil-lejl), superandu l-intermittenza ta' ġenerazzjoni ta' potenza mill-sors wahda. Hi soluzzjoni ta' fornitur ta' potenza indipendenti b'struttura ragjonevoli u kost operattivi bassi, efettivament solvendi problemi ta' fornitur ta' energija għal strutturi kif l-abitazzjonijiet, stazzjonijiet ta' komunikazzjoni, u stazzjonijiet ta' monitoraġġ metejożogiku f'zone rurali mhux elettrifkati jew elettrifkati bil-mod feble.
3. ​Importanza tal-Komponenti Kern:​​ Il-batterija, servizzant bħala unita ta' storjaġġ tal-enerġija, hija essenzjali għal assigurazzjoni ta' fornitur ta' potenza kontinwu lil talbasa waqt periodi mingħajr ġwieħ jew ħelu. Il-kost tagħha jikkostituwi parte sostanzjali minn is-sistema ta' ġenerazzjoni ta' potenza. Per konsegwenza, l-ażzertazzjoni tal-effiċjenza ta' karig tal-batterija u l-ottimizazzjoni tal-strategiji ta' karig/iskarig biex tiżdied il-lanġas tagħha huma vitali għal reduzzjoni ta' kost ta' siklu ta' is-sistema u azzertazzjoni ta' affidabilità operattiva.

​II. Dizajn Komplu tas-Sistema​

1. ​Oggettivi Kern tas-Sistema:​​
• ​Ottimizazzjoni ta' Aċċess għal Enerġija:​​ Ikkonduċi kontrol ottimali għal effiċjenza massima fuq l-enerġija ġenerata mill-mutur tal-ġwieħ u l-pnjeli fotovoltaċi, reaċkont Maximum Power Point Tracking (MPPT) biex tuża sorsijiet naturali l-kollha.
• ​Manegġament tas-Sistema ta' Storjaġġ tal-Enerġija:​​ Manegġja intellettualment il-proċess ta' karig/iskarig tal-batterija, prevenendu l-overcharging u l-over-discharging, proteggendu effettivament il-batterija, u żidendu signifikantement l-effiċjenza ta' karig u l-lanġas tagħha.
2. ​Arqitettura ta' Hardwara tas-Sistema:​​

Is-sistema tkonsisti minn tliet moduli funzjonali prinċipali, koordinati minn CPU ta' kontrl sentrali biex jformaw sustema ta' kontrl intelliġenti kompleta.

​III. Teknoloġija ta' Kontrl Kern: Manegġament Intellettual tal-Batterija​

1. ​Selezzjoni u Basics tal-Batterija:​​
• ​Tip:​​ Din is-soluzzjoni tagħtieg batteriji ta' plumb libri, li huma technologicament mature u aġġurnati, u opportuni għas-sistemi ibbażati fuq ġwieħ u ħelu ta' skala żghira.
• ​Prinċipju ta' Opera:​​ Il-karig u l-iskarig tal-batterija huma proċessi ta' konverżjoni tal-enerġija elektrika għal kemika u vice versa. Imma, għal fenomeni kif l-polarizzazzjoni tal-elettrodi, l-effiċjenza ta' konverżjoni tal-enerġija ma tista' ma tarrabbi 100%.
2. ​Sfidi ta' Kontrl u Strategija ta' Ottimizazzjoni:​​
• ​Diffikultajiet tal-Kontrl Tradizzjonali:​​ Il-metodu ta' kontrl PID klassiku jiġi dipendenti b'mod konsiderabbli fuq model matematiku preċiż tal-oggett kontrolat (il-batterija). Il-batterija hija sustema nonlineari, varjabbli b'tempju, meta l-parametri (resistanza interna, densita' tal-elettrolita, etċ.) jiffarġu dinamiċament mal-temperatura ambientali u stat ta' użu, li jgħadi diffiċli l-istabliment ta' model preċiż. Dan iffeċka sfidi fit-tuning ta' parametri PID tradizzjonali, affidabilità bassa, u prestazzjoni ta' kontrl subottimali.
• ​Metodu ta' Kontrl Avvanzati Adottati:​​ Din is-soluzzjoni tagħtieg strategija ta' kontrl Fuzzy-PID komposita, kombinannu l-avvantaggi ta' l-ewlenin:
• ​Avvantaggju tal-Kontrl Fuzzy:​​ Ma rikjedi l-ebda model matematiku preċiż tal-oggett kontrolat, tista' tfaddal informazzjoni input imprecisi, turi affidabilità forte għal varjazzjonijiet fil-parametri tal-batterija, u tista' tinkludi għarfien espert.
• ​Avvantaggju tal-Kontrl PID:​​ Tista' taraġġi kontrol ta' preciżjoni alta, zero errur ta' steady-state meta l-devjazzjoni tas-sistema hija żgħira.
• ​Flus ta' Lavoru tal-Kontroller:​​ Is-sistema monitorja fl-aktar realtas it-tferrig e(t) bejn il-voltattà settata tal-batterija u l-voltattà aktwali. Meta l-devjazzjoni e(t) hi kbira, il-kontrl Fuzzy dominahom bi risposta rapid. Meta e(t) tiddwar fi rang cert, tifta' smutatament għal kontrl PID għal fine tuning. Nharaf, is-sinyal ta' output u(t) jiġi adjustat biex jikkontrolla l-duty cycle tal-MOSFET, arreġgjendu l-ottimizazzjoni dinamika ta' kurrent ta' karig.

​IV. Riassunt tas-Soluzzjoni u Prospekti​

• ​Effiċjenza ta' Kontrl:​​ Is-sistema ta' kontrl ta' ġenerazzjoni tal-enerġija ibbażat fuq ġwieħ u ħelu disignata fid-din soluzzjoni taraġġi suċċessfulment manegġament ottimali ta' karig/iskarig tal-batterija permezz ta' l-algoritmu ta' kontrl Fuzzy-PID komplementari. Din ma proteġi l-batterija u tiżdied l-ewwel tagħha, iżda wkoll taraġġi l-effiċjenza ta' aċċess għal l-enerġija tal-ġwieħ u tal-ħelu permezz ta' MPPT, bil-konsegwenza taraġġi l-effiċjenza komplessiva tas-sistema ta' ġenerazzjoni ta' potenza.
• ​Verifikazzjoni Esperimenzali:​​ Ir-riżultati esperimenzali jmuraw li l-kontroller hu disignat korrettament u fattibile, jopera b'sigurtà u affidabilità, u turi prestazzjoni dinamika u preciżjoni ta' steady-state bona.
• ​Prospekti ta' Applikazzjoni:​​ Din is-soluzzjoni integrata ta' ġenerazzjoni tal-enerġija ibbażat fuq ġwieħ u ħelu b'teknoloġija ta' manegġament intellettual tal-batterija hija partikularment opportuna għas-skenari kif zone rurali mingħajr kopertura tal-grid, gozo, pasturi, u stazzjonijiet ta' komunikazzjoni. Tipprovdew benefiċċi ekonomiċi u soċjali sostanzjali, u għandha prospekti ampi ta' applikazzjoni.